Après son admission au service actif, le nouveau croiseur effectue sa mise en condition opérationnelle dans le Pacifique avec des escales à Hawaï, Samoa, les Fidji et la Nouvelle-Calédonie avant de représenter la marine américaine au congrès Pan-Pacifique de sciences qui s'ouvre le avec comme thème la question de la détection sous-marine. Il effectue également une mission de renseignement dans les Marshall sous mandat japonais. Du 12 au , le Milwaukee assure avec le Detroit et le transporteur de dirigeables Patoka la couverture du dirigeable transatlantique Los Angeles qui s'amarre à Lakehurst le [1].
Le Milwaukee passe la plus grande partie de l'entre-deux-guerres dans le Pacifique mais effectue des incursions dans les Caraïbes. Il secourt avec le destroyer Goff les victimes d'un ouragan à l'île des Pins en . Le , les japonais attaquent la canonnièrePanay qui patrouillait dans le Yangtze près de Hankou. Officiellement, il s'agissait d'une tragique erreur, mais en réalité, il s'agissait de tester la volonté des américains de rester dans la région. Les américains décident de renforcer leur dispositif sur place. Le Milwaukee appareilla de San Diego le en direction l'Extrême Orient via Hawaï, Samoa, l'Australie, Singapour, les Philippines et Guam. Lorsque la tension retombe, le croiseur regagna la Californie le .
Il passe les deux années suivantes à des missions de patrouille dans l'Atlantique Sud au large du Brésil. Le , alors qu'il venait d'appareiller de l'île de l'Ascension, il reçoit un SOS venant du cargo brésilien SS Commandante Lyra qui venait d'être torpillé par le sous-marin italien Barbarigo.
Arrivé sur place lendemain, le croiseur trouve le cargo abandonné, incendié à l'avant et à l'arrière. Le destroyer Moffett récupéra 16 survivants et le croiseurs 25 autres. L'Omaha et le destroyer McDougal arrivèrent bien vite sur place. Quant au cargo, il fut remorqué en direction de Fortaleza où il arriva le .
Le , le Milwaukee quitte Recife en compagnie de son sister-shipCincinnati et du destroyer Somers pour localiser et intercepter les forceurs de blocus. Le , le Milwaukee repère le forceur de blocus Annaliese Essenberger qui s'identifie comme le cargo norvégien Sjhflbred. Le navire est intercepté à 06 h 51 le lendemain matin, mais les alliés arrivent trop tard pour empêcher le sabordage et le naufrage du navire. Le Milwaukee récupéra 62 prisonniers[1].
Le au matin, alors que le Milwaukee était en réparation à Recife, l'équipage du croiseur aida à éteindre l'incendie qui ravageait le pétrolier SS Livingston Roe. Il entra en collision avec son sister-ship Omaha le au large des côtes du Brésil, mais les dégâts sont inconnus. Le Milwaukee continua ses opérations de patrouilles jusqu'au , date à laquelle il quitta Bahia pour l'arsenal de New York afin d'être remis en état. Il quitta New York le pour assurer l'escorte des convois à direction de l'URSS, arrivant à Belfast le .
Le , il quitta Belfast direction Mourmansk avec le convoi JW58 composé de 56 cargos et de 41 escorteurs. Ce convoi avait appareillé du Loch Ewe le et arriva à destination le . Durant le transit, plusieurs attaques de sous-marins furent repoussés avec deux U-Boots détruits[1].
Le , pour anticiper le partage de la Regia Marina, le Milwaukee fut transféré à l'URSS et plus précisément à la flotte du Nord. Sous le nom de Murmansk, il effectua des patrouilles et des escortes de convois dans les eaux arctiques.
La guerre terminée, il servit de navire d'entrainement, participant notamment aux manœuvres de 1948. Le , il est retourné aux États-Unis, ramené à l'arsenal de Philadelphie le et vendu pour démolition le à un chantier installé à Wilmington, en Caroline du Nord[1].
(en) Norman Friedman, U.S. Cruisers : An Illustrated Design History, Annapolis, Maryland, Naval Institute Press, , 496 p. (ISBN0-87021-718-6)
(en) Albert A. Nofi, To Train the Fleet for War : The U.S. Navy Fleet Problems, vol. 18, Newport, Rhode Island, Naval War College Press, , 392 p. (ISBN978-1-884733-69-7)
(en) Jürgen Rohwer, Chronology of the War at Sea 1939-1945 : The Naval History of World War Two, Annapolis, Maryland, Naval Institute Press, , 532 p. (ISBN1-59114-119-2)
(en) United States Navy, Commander South Atlantic Force, vol. Commander-in-Chief, Atlantic Fleet: XI, United States Navy (lire en ligne)
(en) M. J. Whitley, Cruisers of World War Two : An International Encyclopedia, Londres, Cassell, , 288 p. (ISBN1-86019-874-0)
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